模具贮油杯盖

1、广东机电职业技术学院塑料模课程设计说明书设计题目:贮油杯盖注塑成型工艺与模具设计 专 业:_注塑成型工艺与模具设计_班 级:_模具1506_ _学生姓名:_张明杰_学 号：_09150643_ 指导教师:_戴护民_起止日期：2016.11.13-2016.11.27广东机电职业技术学院课程设计说明书目录1 设计任务书12 塑件工艺性分析22.1 塑件成型工艺分析22.2 贮油杯盖零件材料（PS）的成型特性与工艺参数33 注塑设备的选择43.1 估算塑件体积.453.2 选择注射机.53.3 模架的选定.53.4 有关工艺参数的的校核. 64 塑件的工艺尺寸计算74.1 型腔的尺寸.74.2 型

2、芯的尺寸.74.3 模具型腔壁厚的确定.85 浇注系统的设计.85.1 主流道的设计.9 5.2 冷料井的设计.10 5.3 分流道的设计.115.4 浇口的选择.126 分型面的选择与排气系统的设计.126.1 分型面的选择.136.2 排气槽的设计.147 合模导向机构的设计.148 脱模机构的设计149 温度调节系统的设计159.1 模具冷却系统的设计.159.2 模具加热系统的设计.1610 模具结构 .17设计总结及体会.28参 考 文 献291设计任务书技术要求:1、塑件表面光洁； 2、大批量生产；3、未注圆角R1-R2。图号材料尺寸序号ABCDE01POM5044488.5602

3、ABS5549539603PP6054589.5604PVC65596310605PS70646810.56贮油杯盖二维图 贮油杯盖三维图2 塑件工艺性分析2.1塑件成形工艺分析本塑件采用的是聚笨乙烯（PS），具有一定的力学强度，化学稳定性及电气性能都较优良，透光性好，着色性佳，并易于成形。它的特点是差不多完全能耐水。缺点是耐热性较低，性较脆。而且其制品由于内应力容易碎裂，仅能于低负荷和不高的温度(6075)下使用, 可以用来制作各种仪表外壳，骨架，仪表指示灯，灯罩，汽车灯罩，化工贮酸槽、酸输送槽(特别如氢氟酸)，化学仪器零件，电讯零件，由于透明度好，可用于制造光学仪器零件及透镜。&

4、#160;     2.2贮油杯盖原料（PS）的成型特性与工艺参数2.2.1 PS塑料主要的性能指标（1）PS属于无定形树脂，没有明显的熔点，熔融温度范围比较宽，可以在120180之间熔融成为熔体。  （2）PS的热稳定性较好，分解温度在300以上。虽然PS在惰性气体中的热稳定性很好，但在受热状态下，热氧会引发其降解反应，因此需要加入抗氧剂，比如主抗氧剂1010和辅助抗氧剂168。  （3）PS的热导率较高，加热和冷却速度都比较快。  （4）PS熔体属于非牛顿流体，熔体黏度适中；黏度强烈依赖剪切速率的变化，但温度的影响也比较

5、明显。PS的流动性十分好，是一种易于加工的塑料。  （5）PS的吸水率比较低，在加工前一般不需要干燥；如果有特殊需要时（比如要求高的透明性）才干燥，具体干燥温度为7080、1.5小时。  （6）PS在加工中容易产生内应力，除了选择正确的工艺条件、改进制品设计与合理的模具结构外，还应对制品进行热处理。热处理的条件是：在6585热风循环干燥箱或热水中处理13小时。  （7）PS的分子链刚性较大，最好不要加入金属嵌件，防止出现应力开裂现象。  （8）PS硬而脆、无延伸性、拉伸至屈服点附近即断裂。PS的拉伸强度和弯曲强度在通用塑料中最高，其拉伸强度可达60MPa

6、；但冲击强度很小，难以用做工程塑料。PS的耐磨性差，耐蠕变性一般。PS的力学性能受温度的影响比较大。2.2.2 PS的注射成型工艺参数 一般所讲的PS都是指无定形聚苯乙烯，最常见的有通用聚苯乙烯（GPPS）、抗冲级聚苯乙烯（IPS）、高抗冲级聚苯乙烯（HIPS）和可发性聚苯乙烯（EPS）。本产品选用GPPS，其相对密度一般在1.041.09g/cm3；取1.05 g/cm3。3 注塑设备的选择3.1 估算塑件体积 V=V1-V2 V1=35²6 V2=32²6 V=21096.09mm²53.2 选择注射机 注射模是安装在注射机上使用的工艺装备,因此设计

7、注射模是应该详细了解现有注射机的技术规格才能设计出符合要求的模具。注射机规格的确定主要是依据塑件的大小及型腔的数目和排列方式,在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下,设计人员应对模具所需的注射量,锁模力,注射压力,拉杆间距,最大和最小模具厚度,推出形式,推出位置,开模距离等进行计算 流道凝料的质量（包括浇口）m2可按塑件体积的0.6倍计算,由于该模具采用一模四腔,所以浇注系统凝料质量为m24 m1×0.64×10.50×0.625.20 g体积为 V24 V1×0.64×7.50×0.618.00 cm3 该模具一次注射所需塑料

8、质量为 mnm1+m2=1.6 nm14×10.5+25.2067.2g体积为V04 V1+ V24×7.50+18.00= 48.00cm3流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积为A2,在模具设计前是个未知数,根据参考文献1多型腔模的设计分析,A2是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.2-0.5倍,因此可用0.35 A1来进行计算,所以A = n A1+ A2= n A1+ 0.35nA1 = 1.35n A1A1 = d2/4 = 3.14×50²/4 mm²= 1962.5mm2A =1.35×4×1962.5 m

9、m2=10597.5 mm2 10598mm2则 Fm = A×P型则型腔压力为 P型 = K×PO = 0.4×80= 32 ，取40 式中 K为压力损耗系数，取0.4PO 为注射压力 故 Fm =1059840=423.920KN 由上述数据查参考文献1附录6及参考文献3选注射机型号为XS-Z-60,基本参数如下表4-1螺杆直径/mm38额定注射量/cm3125额定注射压力MPa122锁模力/KN900最大面积cm2130模板行程/mm300最大模具厚度/mm200最小模具厚度/mm70定位孔直径/mm55.0.33推出孔径/mm50两侧孔距/mm喷嘴球半径/

10、mm12喷嘴孔直径/mm 3.3 模架的选定 各模板尺寸的确定 A板尺寸A板是定模型腔板，塑件高度为8.5mm,在模板上还要开设冷却水道，冷却水道离型腔应有一定的距离，因此，A板的厚度取60mm。 B板尺寸B板是凸模固定板，凸模的成型部分直径为mm，因此B取80mm。 C板尺寸C板是垫板，为了保证推出板的行程，C板的厚度取100mm。3.4 有关工艺参数的的校核 按注射机的额定注射量校核型腔数量，公式源自参考文献1式7-1式中 Vg 注射机允许的额定注射量 cm3Vj 浇注系统凝料的量 cm3Vn 单个塑件的体积cm3左边 = 4 ,右边= 满足要求 注射量的校核根据生产经验,注射机的最大注射

11、量是其允许最大注射量的80%,由此有n Vn+ Vj80% Vg式中 Vg 注射机允许的最大注射量cm3Vj 浇注系统所需塑件的体积cm3Vn 单个塑件的体积cm3。公式源自参考文献1式5-2左边 = 48 cm3 右边 = 80%×60=48 cm3满足要求 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核计算投影面积与锁模力远小于所选注射机的投影面积和锁模力。满足要求 注射压力的校核所选注射机额定注射压力为122MPa,该塑件的注射压力为70-120MPa,由于选用的是螺杆式注射机,其注射压力的传递比柱塞式要好,POM流动性较好,因此注射压力选用80MPa,注射应满足PmaxkP0式中 P

12、max 注射机额定注射压力P0 注射成型时所用的注射压力k 安全系数,常取k = 1.25-1.4左边 = 122MPa 右边 = 1.25×80-1.4×80 = 100-112MPa满足要求其他安装尺寸的校核要待模架选定，结构尺寸确定后才可进行 注射模是安装在注射机上使用的工艺装备,因此设计注射模是应该详细了解现有注射机的技术规格才能设计出符合要求的模具。注射机规格的确定主要是依据塑件的大小及型腔的数目和排列方式,在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下,设计人员应对模具所需的注射量,锁模力,注射压力,拉杆间距,最大和最小模具厚度,推出形式,推出位置,开模距离等进行

13、计算。4 塑件的工艺尺寸计算4.1 型腔的尺寸4.2 型芯的尺寸4.3 模具型腔壁厚的确定 凹模（型腔）最大直径 根据塑件尺寸，查9表3-2 相应z=0.10mm式中 Ls 塑件外形基本尺寸,为50mmScp 塑件平均收缩率 (1.0-3.0)%,取Scp = 2.0% 塑件外形公差值 =0.48mm 凹模（型腔）最小直径根据塑件尺寸，查9表3-2 相应z=0.10mm式中Ls 塑件外形基本尺寸,为48mmScp 塑件平均收缩率 (0.3-0.8)%,取Scp = 0.6% 塑件外形公差值 =0.48mm 凹模（型腔）深度 根据塑件尺寸，查9表3-2 相应z=0.058mm式中 Ls 塑件外形

14、基本尺寸,为8.5mmScp 塑件平均收缩率 (0.3-0.8)%,取Scp = 0.6% 塑件外形公差值 =0.44mm 型芯直径 根据塑件尺寸，查9表3-2 相应z=0.10mm型芯高度根据塑件尺寸查，9表3-2 相应z=0.048mm5 浇注系统的设计5.1 主流道的设计主流道是浇注系统中从喷嘴与模具相接触部位开始,到分流道为止的塑料熔体的流动通道,属于从热的塑料熔体到相对较冷的模具中的过渡阶段,因此它的形状和尺寸非常重要。主流道部分在成型过程中,其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度和压力的塑料熔体冷热交换的反复接触,属于易损件,对材料的要求高,因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的主流

15、道衬套式-浇口套主流道部分尺寸如下: 主流道小端直径 d = 注射机喷嘴直径 + (0.51)= 4 +1= 5mm 主流道球面半径 SR = 注射机喷嘴球面半径 + (12)= 12 + 1 = 13mm 球面配合高度 h = 35 取h =3mm 主流道锥角 =3°6°，取=4° 主流道长度 L 尽量50mm，取 38mm 主流道大端直径 D = d + 2Ltg=7.65mm取D = 8mm衬套材料采用T10A钢，热处理淬火后表面硬度为53HRC-57HRC。将定位环与衬套分开设计，防止浇口套受到模腔内塑料的反压增大，从而易推出模具的情况。主流道衬套及定位环

16、的固定形式如图5-1: 图5-15.2 冷料井的设计冷料穴的作用是贮存两次注射间隔而产生的冷料及熔体流动前锋冷料,以防止熔体冷料进入型腔。冷料穴一般设置在主流道的末端,当分流道较长时,在分流道的末端有时也设冷料穴。同时冷料穴兼有分模时将主流道凝料从主流道衬套中拉出并滞留在动模一侧。本设计采用推板脱模机构,采用球头拉料杆的冷料穴。塑料进入冷料穴后，紧包在拉料杆的球形头上，拉料杆的地步固定在动模边的型芯固定板上，开模时将主流道凝料拉出定模，然后靠推板推顶塑件时，强行将其从拉料杆上刮下脱模，因此这种冷料穴和拉料杆也主要用于弹性较好的塑料品种，适合POM材料，设计图参看图5-15.3 分流道的设计 分

17、流道的布置形式分流道是主流道与浇口之间的通道，分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关,有多种不同的形式,但应遵循两个方面的原则:一是排列紧凑,缩小模板尺寸,二是流程尽量短,锁模力均匀。该流道布置采用平衡式,其布置形式图示即为最佳: 图5-3 分流道的长度长度应尽可能短,结合模具尺寸结构,取分流道长度L =30.0mm 分流道形状及尺寸由1知，圆形和正方形分流道截面积虽然效率高,但其是以分型面为界分成两半进行加工才利于凝料脱出,因而其加工工艺性不佳,不予采用。为了便于机械加工及凝料脱模，许多模具设计采用设置在动模一侧的梯形截面,加工工艺性好,且塑料熔体的热量散失,流动阻力均不大。计算流

18、道当量半径Re的步骤如下：根据注射剂的规格和塑件体积，按下式计算熔体的体积流量： 式中 qv 熔体的体积流量，cm³/s; V 塑体的体积，cm³；通常取V=（0.50.8）Vg,Vg为注射机公称注射量，cm³； t 注射时间，s。根据所选注射机，Vg=60cm³，取V=0.6Vg；查1表6-2可知t=1s 即： 在多点进料的单型腔模具或多型腔模具中，若各分流道按平衡式布局，则各分流道及与之相连的浇口中熔体的体积流量应为：式中 通过分流道或浇口的熔体体积流量, n 分流道或浇口的数量确定恰当的剪切速率，如大型模具，对于主流道，剪切速率取5×10

19、³s-1；对于分流道，剪切速率取5×10²s-1对于点浇口，剪切速率取5×105 s-1；对于其他浇口，剪切速率取5×10³5×104s-1。求当量半径Re：根据以上数据，查1中图6-11，得Re3mm,即D=6mm。 分流道表面粗糙度分流道表面不要求太光洁,表面粗糙度常取Re = 1.25-2.5um,这可增加对外层塑料熔体流动阻力,使外层塑料冷却塑料皮层固定形成绝热层,有利于保温。但表壁不得凹凸不平，以免对分型和脱模不利。分流道截面图如下： 图5-4分流道与浇口的连接形式 分流道与浇口常采用斜面和圆弧连接，以便于塑料的流

20、动和填充，防止塑料产生反压力，消耗动能。图(c)、（d）为分流道与浇口在宽度方向连接，因（d）图分流道逐步边窄，不料阶段冷却速度快，产生不必要的压力损失，则（c）图形式较好。5.4 浇口的选择浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道,是浇注系统的关键部分,起着调节控制料流速度,补料时间及防止倒流等作用。浇口的形状.尺寸.位置对塑件的质量产生很大的影响。浇口设计与塑件性能、塑件形状、截面尺寸、模具结构及注射工艺参数等因素有关。总的要求是使熔料以较快的进入并充满型腔，同时在充满后能适时冷却封闭，因此浇口截面要小，长度要短，这要可增大料流速度，快速冷却封闭，且便于塑件与浇口凝料分离，不留明显的浇口痕迹

21、，保证塑件外观质量。 类型及位置的确定直接浇口适用于任何塑料，常用于成型大而深的塑件，熔体的压力损失少，成型容易。但由于浇口处固化慢，容易造成成型周期延长，产生较大的残余应力，超压填充，浇口处易产生裂纹，浇口凝料切除后塑件上疤痕较大。点浇口位置能灵活确定，成型后表面质量好，但由于浇口面积较小，需提高注射压力，增加模具成本。潜伏式浇口，为了不影响产品外观，要开设二次浇口，但其二次浇口加工困难。该模具是中小型塑件的多型腔模具。有塑料顾问分析可知,类型选用常用的侧浇口,开设再模具的分型面上，这类浇口加工容易,修整方便,并且可以根据塑件的形状特征灵活选择进料位置。缺点是再制品的外表面留有浇口痕迹。可在

22、塑件取出后进行后续处理，以弥补此缺陷。 浇口的结构尺寸经验数据由1知，一般侧浇口的厚度为0.5-1.5mm,宽度为1.5-5.0mm，浇口长度为1.5-2.5mm。矩形侧浇口的大小由其厚度,宽度和长度决定（1式6-5，6-6） 式中 h 侧浇口厚度 mmt 塑件壁厚 mm塑件厚度最大为3.5 mm，最小为2 mm，取2.5 mm进行计算n 与塑料品种有关的系数,查得 n = 0.7代入数据得 h = 0.7×2.5= 1.75mm侧浇口宽度与厚度的比列大致为3：1，由此取侧浇口宽度B=5.25 mm浇口长度取L = 2mm分流道与浇口连接形式分流道与浇口采用斜向与圆弧连接,这样有利于

23、塑料的流动与填充,防止塑料流动产生反压力,消耗动能。6 分型面的选择与排气系统的设计6.1 分型面的选择 在塑件设计阶段,就应该考虑成型时分型面的形状数量,否则就无法用模具成型。在模具设计阶段,应首先确定分型面的位置,然后才选择模具的结构。分型面选择是否合理,对塑件质量工艺,操作难易程度和模具设计制造有很大影响。因此分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。选择分型面总的原则是保证塑件质量,且便于制品脱模和简化模具结构:由参考书1可知  (1).分型面的选择应便于塑件脱模和简化模具结构,选择分型面应尽量使塑 件开模时留在动模;      （2）

24、.分型面应尽可能选择在不影响外观的部位,并使其产生的溢料边易于消除和修整;  （3）.分型面的选择应保证塑件尺寸精度;     （4）.分型面选择应有利于排气;     （5）.分型面选择应便于模具零件的加工;     （6）.分型面选择应考虑注射机的规格; 根据该塑件的形状,分型面选择的方案有如下几种,分析比较如下: 分型面选择方案1.如图所示：1、定模板 2、动模板 3、型芯图1-1分型面与开模方向平行,置于最大截面处,塑件包紧在动模型芯上。利用推出机构易于推出

25、,开模行程合理,模具结构简单,制造方便,塑件成型精度高,能够满足要求。 分型面选择方案2图所示1、定模板 2、动模板 3、型芯图1-2与方案1很类似,但是此方案比方案1多了一块型腔底板，加大了模具的制造复杂性和成本，所以此方案不如方案1好。综上所述,分型面采用方案一,模具结构简单。塑件成型精度可靠。 6.2 排气槽的设计 此塑件成型型腔体积比较小，注射时间短，分流道设在分型面上，塑料的注入会使气体不会在型腔顶部造成憋气，气体会沿着分型面和型芯与推件板之间的轴向间隙向外排出。因此不必另外开设排气槽，以节约模具成本，同时，又不影响到塑件的成形。7 合模导向机构的设计导向机构主要用于保证动模和定模两

26、大部分及其他零部件之间的准确对合。导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式,设计的基本要求是导向精确,定位准确,并且有足够的强度,刚度和耐磨性,多采用导柱导向机构。 动定模合模导向机构设计时为了制造方便，同时为了保证导向准确。将导柱置于动模,其导向部分尺寸由资料查得直径为20mm。.导柱与动模板的配合精度及导套与定模板的配合精度在装配图中得以体现。 推出板的导向推出板在推出塑件过程,必须采用导向机构以使塑件受力均匀,保证塑件不变形, 由于设计时采用推杆推出机构,不仅起了推出塑件的作用,还起了导向作用。因此不需要另加导柱导向。8 脱模机构的设计注射成型每一循环中,塑件必须准确无误地从模具的凹模中

27、或型芯上脱出,完成脱出塑件的装置称为脱模机构也称推出机构。1) 脱模机构的设计原则塑件推出(顶出)机构是注射成型过程中最后一个环节,推出质量的好坏将最后决定塑件的质量,因此,塑件的推出不可忽视。在设计推出脱模机构时应遵循以下原则:.尽量设置在动模的一侧;.保证塑件不因推出而变形损坏;.机构简单,动作可靠;.良好的塑件外观;.合模时的准确复位。2) 塑件的脱模机构由于本塑件体积并不大，且要求表面光洁，所以采用推杆推出机构。由于推杆推出机构位于塑件内壁，所以在塑件表面不留推出痕迹,同时受力均匀,推出平稳,且推出力大,结构简单,塑件不易变形,对于此塑件合理适用简单。3) 复位机构及其他推出及复位时,

28、推杆始终在成型套内运动,能够起导向作用,并且在推杆头部设置螺纹，和推件板连在一起，在复位时能够利用推杆使推件板复位，这样可以减少模具的复杂性，简单实用。9 温度调节系统的设计由于该套模具的要求在80以下,又是小型模具,所以无需设计加热装置。对热塑性塑料,注射成型后必须对模具进行有效的冷却,使熔融塑料的热量尽可能的传给模具,以使塑料可靠冷却定型并迅速脱模。对于黏度低,流动性好的塑料(如聚乙烯,聚丙烯等),因成型工艺要求模温不太高,所以常用温水进行冷却。冷却介质有水和压缩空气,但用冷却水较多,因为水的热量大,传热系数大,成本低。决定用水冷却,即在模具型腔周围开设冷却水道。9.1 模具冷却系统的设计

29、 塑件固化每小时释放的热量由1表10-4查得POM的单位热流量Q1 =4.2×102KJ/kgQ = WQ1式中 W单位时间(每分钟)内注入模具的塑料质量(Kg/min), 由塑料的成型周期知每分钟完成一次。W = 1×69.12×10-3kg/min = 0.069kg/minQ =0.069×4.2×102 kg/min = 28.98KJ/h冷却水的体积流量，参考文献1式10-12 = =1.00×10-3m3/min式中 qv 冷却介质的体积流量,m3/min Q1单位重量的塑件在凝固时所放出的热量.KJ/min 冷却介质的密

30、度,kg/m3 1 冷却介质的出口温度, 2 冷却介质的进口温度, 冷却水管直径,由参考文献1表10-1查得为使冷却水处于状态,取d = 8mm 冷却水在管道内的流速V，公式参考文献1式10-16式中 v 冷却介质的流速.m/sqv 冷却介质的体积流量,m3/sd 冷却水管的直径,mm 冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热模系数h由1表10-5,取f = 6.48(水温为25时)，公式参考文献110-2式中f 与冷却介质温度有关的物理系数 冷却介质在一定温度下的密度,kg/m3v 冷却介质在圆管中的流速,m/sd 冷却水管的直径,m 冷却水管总传热面积，由参考文献1式10-14式中 h 冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热膜系数,KJ/(m2.h.) 模温与冷却介质温度之间的平均温差, 应开的孔数，由参考文献1式10-17得式中 L 冷却管道开设方向上模具长度或宽度.m 冷却水道的布置考虑到塑件冷却效率,在定模板两侧各设一个水管,就能够满足设计要求。10 模具结构设计总结及体会 本学期冲压模具课程设计以老师命题为主，为期一周，内容包括数据计算，课程设计说明书制作，图纸绘制以及课程设计小结。以小组为单位进行。我们认为，在这学期